小缸徑柴油機(jī)氣缸蓋流場、溫度場的數(shù)值模擬.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋是內(nèi)燃機(jī)中結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的部件，它所處的工作條件較為惡劣，所承受的熱應(yīng)力較大，易發(fā)生裂紋。當(dāng)前對(duì)其研究的熱點(diǎn)主要集中在水腔內(nèi)冷卻水的流動(dòng)以及溫度場的分布情況，同時(shí)水腔內(nèi)冷卻水的流動(dòng)分布將直接影響缸蓋上的溫度分布，進(jìn)而決定缸蓋內(nèi)所承受的熱應(yīng)力值。 研究缸蓋冷卻系統(tǒng)的方法大體有兩種：一種是進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)測量的方法，一種是通過CFD技術(shù)對(duì)缸蓋冷卻系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。對(duì)于前者而言，盡管在有些場合下，其獲得的數(shù)據(jù)可靠性較為有優(yōu)勢(shì)

2、，但是由于內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，而且冷卻系統(tǒng)內(nèi)的冷卻水流動(dòng)大都分布在缸蓋密封區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行實(shí)地測量往往是比較困難的，而且測量的精度也較難以保證，投資較大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 然而通過CFD技術(shù)去研究缸蓋的流場和溫度場的分布情況就顯得更加方便和快捷，而且很多場合下CFD計(jì)算的結(jié)果往往也比較令人滿意。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及CFD相關(guān)理論的不斷的發(fā)展和完善，CFD計(jì)算結(jié)果的可靠性也越來越高。此方法的最大優(yōu)點(diǎn)是投資少、周期短、方法靈活，也逐

3、漸被人們所重視，已經(jīng)成為當(dāng)前研究氣缸蓋的重要手段之一。 本文通過CFD數(shù)值模擬技術(shù)手段對(duì)氣缸蓋的冷卻水的流動(dòng)以及溫度場的分布特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析，其中本文所研究的氣缸蓋類型大體可分為兩種：一種是四缸二氣門缸蓋，另一種是四缸四氣門缸蓋。在四缸二氣門缸蓋中，本文著重研究了兩種不同進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)下的缸蓋冷卻水腔，它們分別是螺旋進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)冷卻水腔和切向進(jìn)氣道冷卻水腔，在不考慮傳熱影響的條件下，對(duì)兩種結(jié)構(gòu)下的水腔冷卻水的流動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算

4、結(jié)果的對(duì)比分析；其次，依照同樣思路，本文又將四缸二氣門缸蓋水腔冷卻水流動(dòng)特點(diǎn)和四缸四氣門缸蓋水腔內(nèi)冷卻水的流動(dòng)特點(diǎn)作一數(shù)值計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析；最后通過流固耦合網(wǎng)格技術(shù)，本文將四缸四氣門缸蓋實(shí)體結(jié)構(gòu)計(jì)算網(wǎng)格和水腔冷卻水計(jì)算網(wǎng)格作一整體耦合并進(jìn)行數(shù)值傳熱分析，其中著重分析了四缸四氣門缸蓋溫度場的分布特點(diǎn)。 本文通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)下的缸蓋水腔冷卻水流動(dòng)以及缸蓋整體溫度場的數(shù)值計(jì)算分析比較，較為全面地研究了某型號(hào)缸蓋內(nèi)部冷卻水的流動(dòng)特點(diǎn)以及